第九章_水處理劑1

1、 殺蟲劑 除草劑 殺菌劑農(nóng)用化學品第九章第九章 水處理劑水處理劑精細化學品化學精細化學品化學Pollution（1）水處理劑水處理劑即水處理化學品。它主要是指為了即水處理化學品。它主要是指為了除去水的大部分有害物質除去水的大部分有害物質（如腐蝕物，重金屬及（如腐蝕物，重金屬及Ca2+、Mg2+離子，污垢和微生物等）離子，污垢和微生物等）得到符合要求得到符合要求的民用或工業(yè)用水的民用或工業(yè)用水而在水處理過程中添加的化學藥品。而在水處理過程中添加的化學藥品。9.1概述概述水處理的意義和作用：水處理的意義和作用：水處理對于水處理對于提高水質提高水質、防止結垢防止結垢、腐蝕腐蝕、菌藻滋菌藻滋生和環(huán)境污

2、染生和環(huán)境污染，保證工業(yè)生產(chǎn)的高效、安全和長期運行，并對節(jié)水、節(jié)，保證工業(yè)生產(chǎn)的高效、安全和長期運行，并對節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材和環(huán)境保護等方面均有重大意義。能、節(jié)材和環(huán)境保護等方面均有重大意義。 （2）通常水處理劑包括三類產(chǎn)品：）通常水處理劑包括三類產(chǎn)品：1通用化學品：通用化學品：原指用于水處理的無機化工產(chǎn)品，如原指用于水處理的無機化工產(chǎn)品，如Al2(SO4)3等。等。2專用化學品專用化學品：包括活性炭、離子交換樹脂和有機聚合物，絮凝劑等。：包括活性炭、離子交換樹脂和有機聚合物，絮凝劑等。3配方化學品：配方化學品：包括緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、軟化劑等。包括緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、軟化劑等。9.1概

3、述概述 按應用目的可將水處理化學品分成兩大類。按應用目的可將水處理化學品分成兩大類。1凈化水：凈化水：PH值調節(jié)劑、氧化還原劑、吸附劑、活性炭和離子交換樹脂、值調節(jié)劑、氧化還原劑、吸附劑、活性炭和離子交換樹脂、混凝劑和絮凝劑等；混凝劑和絮凝劑等；2特殊工業(yè)目的特殊工業(yè)目的：緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、軟化劑等。：緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、軟化劑等。 復配型水處理劑是主要的應用形式，具有多功能，應用方便的優(yōu)點復配型水處理劑是主要的應用形式，具有多功能，應用方便的優(yōu)點。 (3)水處理劑在我國的生產(chǎn)及應用狀況：水處理劑在我國的生產(chǎn)及應用狀況：目前，我國水處理劑的主要品種有目前，我國水處理劑

4、的主要品種有阻垢劑、緩蝕劑、分散劑、絮凝劑、殺阻垢劑、緩蝕劑、分散劑、絮凝劑、殺菌滅藻劑、凈水劑、離子交換樹脂菌滅藻劑、凈水劑、離子交換樹脂等幾大類。總的生產(chǎn)廠家多是生產(chǎn)能力等幾大類。總的生產(chǎn)廠家多是生產(chǎn)能力小，經(jīng)營規(guī)模小，生產(chǎn)品種主要是剖析、仿制或依據(jù)國外專利研制的，發(fā)小，經(jīng)營規(guī)模小，生產(chǎn)品種主要是剖析、仿制或依據(jù)國外專利研制的，發(fā)展和生產(chǎn)歷史短，科研經(jīng)費有限，因此基礎薄弱，技術比較落后，整體水展和生產(chǎn)歷史短，科研經(jīng)費有限，因此基礎薄弱，技術比較落后，整體水平不高，與國外相比還有較大差距。平不高，與國外相比還有較大差距。9.1概述概述9.2 阻垢劑阻垢劑 9.2.1 阻垢劑的種類阻垢劑的種類

5、 1 經(jīng)加工天然物質經(jīng)加工天然物質 ：磺化木質素、丹寧素。：磺化木質素、丹寧素。2 無機聚合物：三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等，磷酸酯無機聚合物：三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等，磷酸酯3 有機膦羧酸；有機膦酸鹽有機膦羧酸；有機膦酸鹽4 合成聚合物合成聚合物在工業(yè)水處理中，把加入到水中用于控制產(chǎn)生水垢和泥垢的水處理劑在工業(yè)水處理中，把加入到水中用于控制產(chǎn)生水垢和泥垢的水處理劑稱為阻垢劑。稱為阻垢劑。9.2 阻垢劑阻垢劑 松柏醇、芥子醇、香豆醇等脫氫聚合的天然高分子，在植物中含量約20%木質素含如下等結構單元木質素含如下等結構單元9.2 阻垢劑阻垢劑9.2.2阻垢分散機理：阻垢分散機理：阻垢劑的阻垢分散機理分

6、為螯合作用、吸附作用阻垢劑的阻垢分散機理分為螯合作用、吸附作用和分散作用等。和分散作用等。9.2 阻垢劑阻垢劑9.2.3阻垢劑的化學與工藝阻垢劑的化學與工藝9.2.3.1有機多元膦酸有機多元膦酸分子中有兩個或兩個以上的膦酸基團直接與碳原子相連的有機化合物，按分子中有兩個或兩個以上的膦酸基團直接與碳原子相連的有機化合物，按結構可以分為四大類：亞甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸類和其它結構可以分為四大類：亞甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸類和其它原子膦酸型原子膦酸型氨基三亞甲基膦酸（氨基三亞甲基膦酸（ATMP）的結構式為：）的結構式為：NCH2O3OHOHPm.p.212,無色晶體，溶于水、乙

7、醇、丙酮等，無色晶體，溶于水、乙醇、丙酮等，1水溶液的水溶液的pH值為值為1.40.2。9.2 阻垢劑阻垢劑合成方法有兩種：合成方法有兩種：1. 三氯化磷（或亞磷酸）與氯化銨和甲醛在酸性介質中一步合成法。三氯化磷（或亞磷酸）與氯化銨和甲醛在酸性介質中一步合成法。PCl3H3PO33HCl3H2O3H3PO3NH4Cl3HCHONCH2PO3H233H2OHCl2. 氮化三乙酸與亞磷酸反應合成法。氮化三乙酸與亞磷酸反應合成法。N CH2COOH 3H3PO3N CH2PO3H2 3CO23H20方法方法2副反應少，產(chǎn)品質量好，產(chǎn)率較高，但原料難得，成本高，因此工副反應少，產(chǎn)品質量好，產(chǎn)率較高，但

8、原料難得，成本高，因此工業(yè)生產(chǎn)多采用方法業(yè)生產(chǎn)多采用方法1。9.2 阻垢劑阻垢劑羥基亞甲基二磷酸（羥基亞甲基二磷酸（HEDP）的結構式為：）的結構式為：CH3COHPPOHOHHOOHOO白色晶體，白色晶體，m.p.198199，易溶于水，甲醇。，易溶于水，甲醇。合成方法有合成方法有4種：以三氯化磷和冰醋酸為原料種：以三氯化磷和冰醋酸為原料:（或亞磷酸與醋酐，磷酸醋酐，磷酸醋酐乙酰氯）（或亞磷酸與醋酐，磷酸醋酐，磷酸醋酐乙酰氯）9.2 阻垢劑阻垢劑PCl33CH3COOH3CH3COClH3PO3CH3COClH3PO3CH3CPOOOHOHHClCCH3POHOHOOCH3COPOHHOOH

9、2OCCH3POHOHOPOHHOOOHCH3COOH9.2.3.2有機磷酸羧酸：有機磷酸羧酸：9.2 阻垢劑阻垢劑分子中同時含有分子中同時含有-PO3H2和和-COOH基團，基團，阻垢阻垢和和緩蝕緩蝕性能俱佳。性能俱佳。能在高硬度，高堿度，高氯含量和高溫度下使用，費用更少。能在高硬度，高堿度，高氯含量和高溫度下使用，費用更少。代表性品種：代表性品種：1，1-二磷酸丙酸基磷酸鈉二磷酸丙酸基磷酸鈉(BPBP)：NaOPOCHCHPO3H2CH2COOHCH2COOHPO3H2能與能與Ca2+、Mg2+等金屬離子形成各等金屬離子形成各種組成穩(wěn)定的絡合種組成穩(wěn)定的絡合物；物；對對CaCO3、CaSO

10、4、CaSiO4等均具等均具有優(yōu)良的抑制和增溶作用，對碳鋼有優(yōu)良的抑制和增溶作用，對碳鋼的緩蝕性也很好。的緩蝕性也很好。9.2 阻垢劑阻垢劑合成反應：合成反應：2-磷酸基丁烷磷酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（三羧酸（PBTCA）：）：OHPOOHCCH2CH2COOHCOOHCH2COOH的合成反應：的合成反應：POHHONaCOOHHCCOOH過氧化物氧化劑加成反應NaOPOCHCHOOHCH2COOHCHCHOOHCH2COOHH3PO3有機溶劑NaOPOHCPO3H2CH2CH2COOHPO3H2CH2COOH2CH9.2 阻垢劑阻垢劑CH3OPOOCH3HCHCOOCH3HCCOOCH3

11、催 化劑100-150CCH3OPOCCOOCH3OCH3CHCOOCH3(1)(1)H2CCH催化劑Micheal加成CH3OPOOCH3CCOOCH3CH2CH2COOCH3CH2COOCH3COOCH3(2)(2)+5H2O催化劑水解OHPOCCH2CH2COOHCH2COOHCOOHOH9.2 阻垢劑阻垢劑均聚物：聚丙烯酸鈉，聚馬來酸，聚甲基丙烯酸鈉等。均聚物：聚丙烯酸鈉，聚馬來酸，聚甲基丙烯酸鈉等。9.2.3.3 合成聚合物的阻垢劑：合成聚合物的阻垢劑：常用的主要是低分子量的聚羧酸類物質，常用的主要是低分子量的聚羧酸類物質，W104。共聚物：丙烯酸共聚物：丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，馬來

12、酸酐丙烯酰胺共聚物，馬來酸酐-丙烯酸聚合物，丙烯酸聚合物，苯乙烯磺酸苯乙烯磺酸-馬來酸共聚物。馬來酸共聚物。注：含有注：含有-COOH ，SO3H， -OH等官能團。等官能團。一般聚丙烯酸的聚合度在一般聚丙烯酸的聚合度在10-15，阻垢效果較好。，阻垢效果較好。9.3 緩蝕劑緩蝕劑緩蝕劑是一類能有效地阻止和減少金屬與腐蝕介質發(fā)生反應而延緩腐蝕的緩蝕劑是一類能有效地阻止和減少金屬與腐蝕介質發(fā)生反應而延緩腐蝕的添加劑。添加劑。 9.3.1緩蝕劑的種類及特性：緩蝕劑的種類及特性：類型類型藥劑藥劑保護膜特保護膜特征征類型類型藥劑藥劑保護膜特保護膜特征征鈍化膜型鈍化膜型重鉻酸鹽重鉻酸鹽致密穩(wěn)定致密穩(wěn)定沉

13、淀膜型沉淀膜型聚磷酸鹽聚磷酸鹽膜多孔膜多孔亞硝酸鹽亞硝酸鹽致密致密鉬酸鹽鉬酸鹽膜較薄膜較薄硅酸鹽硅酸鹽膜厚膜厚鎢酸鹽鎢酸鹽膜較薄膜較薄吸附膜型吸附膜型有機胺類有機胺類在非清潔在非清潔表面吸附表面吸附性較差性較差鎳鹽鎳鹽與金屬結與金屬結合不太緊合不太緊密密硫醇類硫醇類表面活性表面活性劑劑硫基苯并硫基苯并噻唑噻唑較為致密較為致密木質素類木質素類9.3 9.3 緩蝕劑緩蝕劑9.3.2緩蝕劑的化學工藝緩蝕劑的化學工藝：1 鉻酸鹽鉻酸鹽：氧化性強，能與鐵、鋁等金屬形成致密的鈍化膜，常：氧化性強，能與鐵、鋁等金屬形成致密的鈍化膜，常與聚磷酸鹽、水溶性聚合物等組成鉻配方，緩蝕性能極佳。但有與聚磷酸鹽、水溶性

14、聚合物等組成鉻配方，緩蝕性能極佳。但有毒，不主張用。毒，不主張用。2MoS27O2MOO34SO2MoO3 + 2NaOH + H2ONaMoO4.2H2O2鉬酸類鉬酸類：Na2MoO4.2H2O低毒無公害。低毒無公害。3 鎢酸鹽：鎢酸鹽：Na2WO4.2H20黑鎢礦用燒堿分解。黑鎢礦用燒堿分解。4NaOH2Na2WO4Fe(OH)2.Mn(OH)2MnWO4.FeWO49.3 緩蝕劑緩蝕劑4 聚磷酸鈉鹽：聚磷酸鈉鹽： (MPO3)n (M：Na、 K) n：14-20絡合作用，螯合封閉金屬離子。絡合作用，螯合封閉金屬離子。常見的鎢水處理劑配方：常見的鎢水處理劑配方：Na2WO4，100mg/

15、kg；聚馬來酸酐：聚馬來酸酐：4mg/kg； HEDP ：4mg/kg5 雜環(huán)化合物：雜環(huán)化合物：對鉬及銅合金有特殊的緩蝕作用。對鉬及銅合金有特殊的緩蝕作用。巰基苯并噻唑：巰基苯并噻唑：MBT: NSSHNSS-2Cu2+NSS-2Cu9.3 緩蝕劑緩蝕劑其它有機緩蝕劑如：十八胺等其它有機緩蝕劑如：十八胺等制法：制法： CS2NSSHH2SSNH2+9.4 殺菌滅藻劑殺菌滅藻劑 非氧化劑：五氯酚，非氧化劑：五氯酚，2，2-二羥基二羥基-5，5-二氯二氯-二苯基二苯基-甲烷（甲烷（DDT）：）： 氧化型：氯氣；氧化型：氯氣；NaClO； ClO2 ；H2O2 ；KMnO4； O3等。等。 DBN

16、PA： NCCHCNH2BrBrO十二烷基二甲基芐基溴化銨十二烷基二甲基芐基溴化銨(俗稱新潔爾滅俗稱新潔爾滅)。-陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑二硫氰基甲烷（二硫氰基甲烷（MBT）高效殺菌殺藻化學品。）高效殺菌殺藻化學品。 OHClH2COHCl氧化型 ClO2，黃綠色，不穩(wěn)定；有強殺菌力，易吸附細胞膜并穿透，抑制蛋白合成而使細菌死亡。 與氯比，用量少，不產(chǎn)生有機氯，減少二次污染。 最常用電解食鹽水法產(chǎn)生ClO2、O3、Cl2等混合氣，現(xiàn)場應用。 在碳酸鈉、硼酸鈉等溶液中相對穩(wěn)定。9.5 絮凝劑絮凝劑 9.5.1分類分類 在水處理時，向渾水中加入藥劑使水中產(chǎn)生大顆粒凝聚體的在水處理時，向渾水

17、中加入藥劑使水中產(chǎn)生大顆粒凝聚體的過程稱為絮凝過程，加入的藥劑稱為絮凝劑。過程稱為絮凝過程，加入的藥劑稱為絮凝劑。無機絮凝劑：無機絮凝劑：鋁鹽和鐵鹽：鋁鹽和鐵鹽：Al2(SO4)3 ; FeCl3有機絮凝劑：有機絮凝劑：陽離子型，陰離子型，非離子型。陽離子型，陰離子型，非離子型。在原水處理中可用于除濁，脫色，除臭及除去其它雜質；在廢在原水處理中可用于除濁，脫色，除臭及除去其它雜質；在廢水處理中，用于脫除廢水中的油類，重金屬類，有毒有害物質水處理中，用于脫除廢水中的油類，重金屬類，有毒有害物質等，絮凝技術還用于選礦和污泥脫水等。等，絮凝技術還用于選礦和污泥脫水等。 陽離子型：陽離子型：聚硫脲鹽酸

18、鹽，水溶性氨基樹脂，聚硫脲鹽酸鹽，水溶性氨基樹脂，聚乙烯基吡啶鹽酸鹽。聚乙烯基吡啶鹽酸鹽。9.5 絮凝劑絮凝劑 陰離子型：陰離子型：羧甲基纖維素鈉，藻酸鈉羧甲基纖維素鈉，藻酸鈉 ，聚丙烯酸鈉。，聚丙烯酸鈉。 非離子型：非離子型：聚丙烯酰胺，聚氧乙烯醚等。聚丙烯酰胺，聚氧乙烯醚等。9.5.2有機高分子絮凝劑：有機高分子絮凝劑：水溶性線性聚合物，其基本性能時具有水溶性線性聚合物，其基本性能時具有“架橋架橋”作用。作用。聚二甲基二烯丙基氯化銨（聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMA）。）。2NHCH32HCHCCH3CH2ClCH3CH3NH2CHCCH2H2NCH3ClCH3H2NClCH3CH3C

19、H2CHCH2Cl2NaOHNCH3CH3CH2CHCH22H2O2NaCl9.5 絮凝劑絮凝劑 NCH3CH3CH2CHCH2CH2CHCH2ClNCH3CH3CH2CH2ClCHCH2CH2CHNCH3CH3CH2CH2ClCHCH2CH2CHAPS-H2O2CH2CHCHCH2CH2CH2NCH3Cl*CH3n2.聚胺類高分子絮凝劑：聚胺類高分子絮凝劑：1 鹵代烷與氨反應鹵代烷與氨反應：ClCH2CH2ClCH2CH2NH*nNH39.5 絮凝劑絮凝劑 ClCH2CH2ClCH2CH2NCH2CH2*nNH32 烷基二胺與氯代烷反應：烷基二胺與氯代烷反應：ClCH2CH2Cl + NH3.H2CH2CNCH2CH2CH2CH2NNCH2CH2NHCH2CH2mnrH2NR1NH2+ClR2ClNR1NHR2nClR2ClNHR1NR2R2nNH2R1NH2+9.5 絮凝劑絮凝劑 NH2R1NH2ClR2ClNR1NR2R2R2NR1NR2*n3 烷基二胺與環(huán)氧氯丙烷反應：烷基二胺與環(huán)氧氯丙烷反應：nNH2RNH2n0CH2ClNHRNH2CH2CHCH2ClOH*nnNHHNnOCH2ClNNHCH2CHOHCH2Cl*nOCH2ClH3CHNCH3+NClCH3CH3NClCH3CH2CHO